Фотоактивный желтый белок
| ПЯП | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | ПЯП | ||||||||
| Пфам | ПФ00989 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR012130 | ||||||||
| УМНЫЙ | SM00091 | ||||||||
| ПРОСИТ | PS50112 | ||||||||
| СКОП2 | 55786 / ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ / SUPFAM | ||||||||
| CDD | cd00130 | ||||||||
| |||||||||
В молекулярной биологии домен PYP ( фотоактивный желтый белок ) представляет собой домен белка, связывающего p - кумаровую кислоту . Они присутствуют в различных белках бактерий .
PYP — это высокорастворимый глобулярный белок с альфа/бета-складчатой структурой. Он является членом суперсемейства доменов PAS , которое также содержит множество других видов фотосенсорных белков.
PYP был впервые обнаружен в 1985 году. [1]
Недавно (2016) разработанная хемогенетическая система под названием FAST (Fluorescence-Activating and absorbing Shifting Tag) была разработана на основе PYP для специфического и обратимого связывания ряда производных гидроксибензилиден роданина (HBR) для их флуорогенных свойств. При взаимодействии с FAST флуороген фиксируется во флуоресцентной конформации, в отличие от того, когда он находится в растворе. Эта новая система маркировки белков используется в различных микроскопических и цитометрических установках. [2]
п-Кумаровая кислота
p -Кумаровая кислота является кофактором фотоактивного желтого белка|фотоактивных желтых белков. [3] Аддукты p -кумаровой кислоты, связанные с PYP, образуют кристаллы, которые хорошо дифрагируют для экспериментов по рентгеновской кристаллографии. Эти структурные исследования дали представление о фоточувствительных белках, например, о роли водородных связей, молекулярной изомеризации и фотоактивности. [4] [5] [6] [7]
Фотохимические переходы
Первоначально считалось, что из-за светового излучения , напоминающего излучение связанного с ретином родопсина, молекула фотосенсора, связанная с PYP, должна напоминать структуру связанного с ретином родопсина , молекула фотосенсора, связанная с PYP, должна напоминать структуру ретиналя. [8] Поэтому ученые были поражены, когда PYP Cys 69 был связан тиолэфирной связью в качестве светочувствительной простетической группы p -кумаровой кислоты. [3] Во время фотореактивного механизма: [3] [8]
- Поглощение света приводит к тому, что нативный белок поглощает максимальную длину волны 446 нм, ε = 45500 М −1 см −1 .
- В течение наносекунды максимальная длина волны поглощения смещается до 465 нм.
- Затем в течение менее миллисекунды происходит возбуждение до состояния 355 нм.
Эти наблюдаемые явления обусловлены транс - цис -изомеризацией винил- транс- двойной связи в p -кумаровой кислоте. [3] [7] [6] Ученые отметили, наблюдая за кристаллической структурой p -кумаровой кислоты, связанной с PYP, что гидроксильная группа, связанная с углеродом C4 фенильного кольца, по-видимому, депротонирована – фактически это фенолятная функциональная группа. [7] [10] Это было связано с аномально короткими длинами водородных связей, наблюдаемыми в кристаллической структуре белка. [9]
Роль водородных связей
Водородные связи в белках, таких как PYP, участвуют во взаимосвязанных сетях, где в центре атома фенолята O4 p -кумаровой кислоты находится оксианионная дырка , которая имеет решающее значение для фотосенсорной функции. [6] [11] [12] Оксианионные дырки существуют в ферментах для стабилизации переходных состояний промежуточных продуктов реакции, тем самым стабилизируя транс - цис -изомеризацию p -кумаровой кислоты. [5] [13] Во время переходного состояния считается, что фенолят O4 p -кумаровой кислоты принимает участие в сети водородных связей между Glu 46, Tyr 42 и Thr 50 PYP. [13] [5] Эти взаимодействия отделены от тиолэфирной связи с Cys 69, удерживающей p -кумаровую кислоту в месте связывания лиганда . [3] При переходе в цис -изомерную форму p -кумаровой кислоты благоприятные водородные связи больше не находятся в тесном взаимодействии.
Ссылки
- ^ Meyer TE (январь 1985). «Выделение и характеристика растворимых цитохромов, ферредоксинов и других хромофорных белков из галофильной фототрофной бактерии Ectothiorhodospira halophila». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биоэнергетика . 806 (1): 175– 83. doi :10.1016/0005-2728(85)90094-5. PMID 2981543.
- ^ Plamont MA, Billon-Denis E, Maurin S, Gauron C, Pimenta FM, Specht CG и др. (январь 2016 г.). «Малая флуоресцентно-активирующая и абсорбционно-смещающая метка для настраиваемой визуализации белков in vivo». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 113 (3): 497– 502. doi : 10.1073/pnas.1513094113 . PMC 4725535. PMID 26711992 .
- ^ abcde Hoff WD, Düx P, Hård K, Devreese B, Nugteren-Roodzant IM, Crielaard W, Boelens R, Kaptein R, van Beeumen J, Hellingwerf KJ (ноябрь 1994 г.). «П-кумаровая кислота, связанная с тиоловым эфиром, как новая фотоактивная простетическая группа в белке с родопсинподобной фотохимией». Биохимия . 33 (47): 13959–62 . doi :10.1021/bi00251a001. ПМИД 7947803.
- ^ "PDB101: Молекула месяца: фотоактивный желтый белок". RCSB: PDB-101 . Получено 2019-03-12 .
- ^ abc Pinney MM, Natarajan A, Yabukarski F, Sanchez DM, Liu F, Liang R, Doukov T, Schwans JP, Martinez TJ, Herschlag D (август 2018 г.). «Структурное сопряжение в сетях водородных связей активного сайта кетостероидной изомеразы и фотоактивного желтого белка». Журнал Американского химического общества . 140 (31): 9827– 9843. doi :10.1021/jacs.8b01596. OSTI 1476146. PMID 29990421. S2CID 207190006.
- ^ abc Hellingwerf KJ (февраль 2000 г.). «Ключевые вопросы фотохимии и формирования сигнального состояния фотосенсорных белков». Журнал фотохимии и фотобиологии B: Биология . 54 ( 2–3 ): 94–102 . doi :10.1016/S1011-1344(00)00004-X. PMID 10836537.
- ^ abc Premvardhan LL, Buda F, Van Der Horst MA, Lührs DC, Hellingwerf KJ, Van Grondelle R (2004-01-30). "Влияние поглощения фотонов на электронные свойства производных p-кумаровой кислоты фотоактивного желтого протеинового хромофора". Журнал физической химии B . 108 (16): 5138– 5148. doi :10.1021/jp037469b. hdl : 1887/3480076 .
- ^ ab Meyer TE, Yakali E, Cusanovich MA, Tollin G (январь 1987). «Свойства водорастворимого желтого белка, выделенного из галофильной фототрофной бактерии, которая имеет фотохимическую активность, аналогичную сенсорному родопсину». Биохимия . 26 (2): 418– 23. doi :10.1021/bi00376a012. PMID 3828315.
- ^ ab Genick UK, Borgstahl GE, Ng K, Ren Z, Pradervand C, Burke PM, Srajer V, Teng TY, Schildkamp W, McRee DE, Moffat K, Getzoff ED (март 1997). "Структура промежуточного продукта фотоцикла белка с помощью кристаллографии с разрешением в миллисекундах". Science . 275 (5305): 1471– 5. doi :10.1126/science.275.5305.1471. PMID 9045611. S2CID 20434371.
- ^ Ямагучи С., Камикубо Х., Курихара К., Куроки Р., Ниимура Н., Шимизу Н., Ямазаки И., Катаока М. (январь 2009 г.). «Низкобарьерная водородная связь в фотоактивном желтом белке». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (2): 440– 4. Bibcode : 2009PNAS..106..440Y. doi : 10.1073/pnas.0811882106 . PMC 2626721. PMID 19122140 .
- ^ Borgstahl GE, Williams DR, Getzoff ED (май 1995). "1,4 Å структура фотоактивного желтого белка, цитозольного фоторецептора: необычная складка, активный сайт и хромофор". Биохимия . 34 (19): 6278– 87. doi :10.1021/bi00019a004. PMID 7756254.
- ^ Stahl AD, Hospes M, Singhal K, van Stokkum I, van Grondelle R, Groot ML, Hellingwerf KJ (сентябрь 2011 г.). «Об участии вращения одинарной связи в первичной фотохимии фотоактивного желтого белка». Biophysical Journal . 101 (5): 1184– 92. Bibcode :2011BpJ...101.1184S. doi :10.1016/j.bpj.2011.06.065. PMC 3164125 . PMID 21889456.
- ^ ab Herschlag D, Pinney MM (июнь 2018 г.). «Водородные связи: все так просто?». Биохимия . 57 (24): 3338– 3352. doi : 10.1021/acs.biochem.8b00217 . PMID 29678112.
Дальнейшее чтение
Внешние ссылки
